本文關(guān)鍵詞：人工表面等離激元的輻射調(diào)控研究

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【摘要】：表面等離子體激元(SPPs)是一種緊密束縛在金屬表面的電磁波模式,具有亞波長特性,能用于制作高密度、小型化的表面等離子體器件。在低頻段通過亞波長周期結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)類似表面等離子體激元的表面電磁波模式,這種模式被稱為人工表面等離激元(spoof Surface Plasmon Polaritons, S SPPs) 。與光波段SPPs類似,SSPPs對電磁能量同樣具有很強的束縛能力,并且在低頻段傳輸性能優(yōu)異,研究人員已經(jīng)實現(xiàn)了傳統(tǒng)導(dǎo)波模式與SSPPs之間的高效轉(zhuǎn)換,基于SSPPs的有源和無源器件也相繼見于報道,為其在電路中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。然而,由于SSPPs對場的高度局域特性,一般情況下SSPPs只能在結(jié)構(gòu)表面進行傳輸,不會產(chǎn)生空間輻射。因此,本文對人工表面等離激元的輻射調(diào)控進行了研究,將正弦調(diào)制阻抗表面輻射理論與人工表面等離激元相結(jié)合,利用周期調(diào)制的人工表面等離激元傳輸線實現(xiàn)了SSPPs輻射,并在此基礎(chǔ)上完成了對人工表面等離激元輻射的有效調(diào)控。主要研究內(nèi)容和貢獻概括如下：1. 在正弦調(diào)制阻抗表面輻射理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了適用于人工表面等離激元傳輸線的波數(shù)調(diào)制方法,設(shè)計了周期調(diào)制人工表面等離激元輻射器件,將沿著傳輸線傳播的人工表面等離激元轉(zhuǎn)化為朝著指定方向輻射的自由空間波,實現(xiàn)了人工表面等離激元與自由空間波相互轉(zhuǎn)換的調(diào)控。2. 為了克服傳統(tǒng)漏波天線中存在的Open-Stopband效應(yīng),采用反射相消方法設(shè)計了非對稱人工表面等離激元天線,提高了其在法向(Broadside)方向的輻射效率。同時,通過優(yōu)化人工表面等離激元波導(dǎo)的幾何尺寸增強了其在半空間區(qū)域內(nèi)的定向性,縮減了其后向輻射。3. 完成了人工表面等離激元天線波束設(shè)計及天線陣列的研究。在波束設(shè)計方面：利用漸變的調(diào)制深度實現(xiàn)了天線表面電流錐削分布,有效降低了天線的副瓣電平；將正弦調(diào)制阻抗表面輻射理論推廣到多個調(diào)制項的情況,采用多項復(fù)合調(diào)制實現(xiàn)多個定向波束。同時,分析了一維人工表面等離激元天線陣列在波束二維掃描方面的應(yīng)用可能,并設(shè)計了基于人工表面等離激元的高增益一維天線陣列。
【關(guān)鍵詞】：人工表面等離激元 輻射調(diào)控 定向波束 法向(Broadside)輻射 波束設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O441.4;TN820
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 表面等離子體激元概述8-10
• 1.2 人工表面等離激元理論與實驗10-12
• 1.3 人工表面等離激元器件發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.4 本文的研究內(nèi)容和安排16-18
• 第二章 人工表面等離激元輻射調(diào)控18-34
• 2.1 平面人工表面等離激元傳輸線18-22
• 2.2 正弦調(diào)制阻抗表面輻射理論22-24
• 2.3 人工表面等離激元輻射器件24-25
• 2.4 人工表面等離激元輻射特性驗證25-31
• 2.5 本章小結(jié)31-34
• 第三章 非對稱人工表面等離激元輻射調(diào)控34-46
• 3.1 Broadside輻射漏波天線34-35
• 3.2 基于非對稱結(jié)構(gòu)的高效Broadside輻射方法35-37
• 3.3 非對稱雙邊開槽人工表面等離激元天線37-42
• 3.4 非對稱人工表面等離激元天線的優(yōu)化設(shè)計42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 人工表面等離激元天線波束設(shè)計及陣列研究46-60
• 4.1 正弦調(diào)制阻抗表面輻射理論的優(yōu)點46
• 4.2 低副瓣人工表面等離激元天線46-51
• 4.3 多波束人工表面等離激元天線51-55
• 4.4 人工表面等離激元天線陣列55-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-62
• 致謝62-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文68

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本文編號：531098